1. ¿Qué son los armónicos?
Toda forma de onda periódica no-sinusoidal puede ser representada como la suma de ondas sinusoidales cuyas frecuencias son enteros múltiples de la frecuencia fundamental, que denominamos armónicos.
2. ¿Quién genera los armónicos?
Los armónicos son producidos por cargas no-lineales que absorben corriente no-sinusoidal. Las cargas más comunes, tanto en entornos industriales como domésticos, son las siguientes:
- Variadores de velocidad/frecuencia
- Lámparas de descarga: vapor de mercurio, de sodio, bajo consumo, fluorescentes...
- Rectificadores
- Convertidores C.A./C.C.
- Soldadura por arco
- Hornos de inducción
- SAI
- Ordenadores
3. Identificación previa de los síntomas que pueden existir en una instalación afectada con armónicos
4. ¿Qué efectos producen los armónicos?
5. Soluciones a adoptar frente a los Armónicos
Tras el diagnóstico y la evaluación de las perturbaciones pasamos al tratamiento o solución. Hemos de buscar siempre un equilibrio entre la solución técnica y la económica. La solución técnica ideal sería la de filtrar directamente en las cargas distorsionantes, evitando la propagación de las corrientes armónicas hacia otras cargas e instalación, y una mayor caída de tensión armónica que provocara la distorsión de la onda de tensión.
6. ¿Por qué se producen los Armónicos justo ahora? ¿Existían antes?
En los últimos años, el crecimiento sustancial de los dispositivos electrónicos, destinados a equipar nuestras instalaciones, ha dado lugar a un cambio significativo de los tipos de cargas conectadas al sistema de distribución eléctrico. Estos dispositivos, en la actualidad, están equipados con una electrónica que de algún modo u otro consigue proporcionarnos un mayor rendimiento de las tareas, procesos productivos o actividades que desarrollamos. Todo el mundo utiliza ordenadores para uso personal, o para el proceso y control de cualquier sistema de producción con variadores de velocidad, aire acondicionados, ascensores que se ajustan lentamente al aproximarse a su planta de destino... Estos dispositivos que están equipados con rectificadores, moduladores..., distorsionan la forma de onda de la corriente para su correcto funcionamiento. En definitiva, podemos afirmar que todos estos dispositivos y equipos han hecho mejorar nuestra calidad de vida, pero, por el contrario, conlleva una mayor contaminación de nuestro sistema eléctrico. Esta mayor polución eléctrica es debida, en general, a los armónicos. Los armónicos pueden perturbar el correcto funcionamiento de numerosas máquinas y equipos. Estas perturbaciones se traducen en costes que difícilmente podemos apreciar o valorar.
7. Costes Técnicos que producen los Armónicos
Son todos aquellos que comportan una pérdida de rendimiento de nuestra instalación. Normalmente, todos los costes técnicos derivan en costes económicos.
- Pérdida de capacidad en líneas de distribución de energía
- Sobrecarga de transformadores
- Sobrecarga de conductores
- Caídas de tensión
- Descalificación de los transformadores
- Pérdidas por efecto Joule en líneas y máquinas
- Pérdidas magnéticas en máquinas eléctricas
8. Costes Económicos que producen los Armónicos
Los costes económicos son aquellos que podemos cuantificar económicamente, aunque en algunos casos puede ser difícil.
- Mayor consumo eléctrico
- Puntas de consumo eléctrico
- Recargo o pago de energía reactiva
- Pérdidas de distribución
- Pérdidas de potencia y energía (por efecto Joule y magnéticas)
- Ampliación de instalaciones
- Paradas de procesos productivos
9. Resumen | Todo sobre los Armónicos
Como hemos podido comprobar, la existencia de perturbaciones armónicas en nuestra instalación es cada vez mayor a medida que vamos introduciendo cargas distorsionantes en ella. Los problemas a causa de los armónicos están bien definidos, y no podemos justificar cualquier incidencia que tengamos en la instalación solo por su presencia en ella. Los efectos se pueden manifestar de forma casi instantánea (fallo de interruptores, operaciones incorrectas en equipos estáticos, etc.) y a medio plazo (resonancia en batería de condensadores, sobrecalentamiento de transformadores, conductores y motores, error de medición de instrumentos de medida, pérdidas térmicas, etc.). Es muy importante seguir el siguiente proceso para realizar el estudio y análisis de perturbaciones armónicas.
- Definir cuál es el objetivo del estudio
- Disponer de un esquema eléctrico de la instalación y como están distribuidas las cargas
- Definir puntos de medida e identificarlos en el esquema
- Nivel de carga durante las medidas
- Interpretar los datos medidos tratando de reconocer los efectos de los armónicos y/o en función de lo que establezcan los reglamentos, directivas o normas
